[0001] Vorliegende Erfindung betrifft ein metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil mit
zumindest einer partiellen Metallbeschichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
1, sowie ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils
mit zumindest einer partiellen Metallbeschichtung gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch
7.
[0002] Wälz- oder Gleitlagerbauteile, insbesondere Lagerbauteile von Großlagem, erhalten
an ihren Außenflächen häufig eine Verzinkung als Metallbeschichtung, beispielsweise
Korrosionsschutz. Bislang wird hier neben einer Lackierung mit einem zinkhaltigen
Lack öfters eine Flammspritzverzinkung als Verzinkungsart verwendet. Eine solche Verzinkung
bietet darüber hinaus den Vorteil, dass Zink hohe Reibwerte bereitstellt, welche für
die Flächen, welche zum Anschrauben bzw. Anflanschen des Lagers verwendet werden,
günstig sind.
[0003] Um eine Metallbeschichtung auf einer Oberfläche aufzubringen, wird diese Oberfläche
aufgeraut, um eine Haftung der Metallbeschichtung, die durch eine Flammspritzverzinkung
oder ein Cold-Spray-Verfahren aufgebracht werden kann, zu ermöglichen. Um die zu beschichtende
Oberfläche aufzurauen, kann diese beispielsweise durch Sandstrahlen vorbereitet werden.
Hierzu müssen sämtliche anderen Flächen, die nicht beschichtet werden sollen, zunächst
abgedeckt werden. Die Flammspritzschicht haftet im Wesentlichen durch eine mechanische
Verklammerung und benötigt daher einen rauen Untergrund, der durch Sandstrahlen erreicht
wird. Ähnliches gilt für viele Lacke oder durch Cold-Spray-Verfahren aufgetragene
Beschichtungen.
[0004] Nachteilig ist dabei jedoch, dass die sehr harten Partikel des Sandstrahls die Oberflächen
des Wälz- oder Gleitlagerbauteils zusätzlich zu dem gewünschten Aufrauen auch darüber
hinaus beschädigen können und beispielsweise fein gearbeitete Konturen, oder beispielsweise
die Ebenheit oder auch andere Form- und Lagetoleranzen, verändern können. Des Weiteren
ist es möglich, dass die Sandstrahlpartikel trotz Abreinigen an der Oberfläche verbleiben
und in das fertige Lager gelangen, wo sie die Laufbahnen schädigen und zu erheblichen
Schäden bis hin zu einem verfrühten Lagerausfall führen können.
[0005] Wurden die zu beschichtenden Oberflächen vor der Verzinkung fein bearbeitet, kann
das für die Verzinkung erforderliche Sandstrahlen die Güte dieser fein bearbeiteten
Oberflächen, insbesondere die Form- und Lagetoleranzen, zu sehr beeinträchtigen. Diese
sind jedoch gerade an äußeren Montageflächen des Lagers weiterhin erwünscht. Daher
kann nach der Beschichtung eine Nachbearbeitung der Oberflächen erforderlich sein,
um Form- und Lagetoleranzen wiederherzustellen. Andernfalls kann es zu einer undefinierten
Anlagegeometrie kommen.
[0006] Darüber hinaus ist, auch wenn die Oberflächen durch Sandstrahlen vorbereitet wurden,
die Haftung einer Flammspritzverzinkung ein kritischer Punkt. Um die Haftung der Flammspritzverzinkung
sicherzustellen, wird daher üblicherweise ein Umgriff der Schicht vorgenommen, d.
h. die Schicht umschließt das Werkstück vollständig. Sollen jedoch nur plane Flächen
ohne Umgriff beschichtet werden, besteht die Gefahr von Abplatzungen, da die Flammspritzverzinkung
keine geschlossene Schicht darstellt und an ihren Rändern angreifbar ist.
[0007] Zudem wird bei der Flammspritzverzinkung das Zink- oder Zinklegierungspulver aufgeschmolzen
und in Tropfenform auf die Oberfläche geblasen. Insbesondere sogenanntes Overspray,
also seitlich an dem Ziel vorbeifliegende Tropfen, kann zu einer Schichtbildung an
unerwünschten Bereichen führen. Es ergibt sich also eine stark poröse, schwammähnliche
Schicht mit schwer zu kontrollierender Dicke und unebener Oberfläche. Die entstehende
poröse Zinkschicht hat einen schlechten Korrosionswiderstand sowie eine schlechte
chemische Beständigkeit. Daher werden üblicherweise flammgespritzte Zinkschichten
zusätzlich mit Lacken versiegelt.
[0008] Auch bei anderen Metallbeschichtungen werden üblicherweise die oben beschriebenen
Verfahren verwendet. Die hierdurch aufgebrachten Beschichtungen erfordern jedoch,
wie oben beschrieben, eine aufgeraute Oberfläche, um auf der zu beschichtenden Oberfläche
zu haften, und zeigen die gleichen Nachteile.
[0009] Es ist daher eine Aufgabe vorliegender Erfindung, ein metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil
mit einer verbesserten Metallbeschichtung bereitzustellen, die direkt auf einer nicht-sandgestrahlten
Oberfläche aufgebracht werden kann.
[0010] Diese Aufgabe wird durch das metallische Wälz- oder Gleitlagerbauteil gemäß Patentanspruch
1 sowie das Verfahren zum Herstellen eines metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils
gemäß Patentanspruch 7 gelöst.
[0011] Es wird ein metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil mit zumindest einer nicht-sandgestrahlten
Oberfläche und mit zumindest einer partiellen Metallbeschichtung vorgeschlagen. Im
Gegensatz zu bekannten metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteilen, bei denen eine
Metallbeschichtung durch Flammspritzverzinkung aufgetragen wird, wozu eine sandgestrahlte
Oberfläche erforderlich ist, wird die Metallbeschichtung des hier vorgeschlagenen
metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils mittels eines Cold-Spray-Verfahrens, insbesondere
eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens, direkt auf die nicht-sandgestrahlte Oberfläche
aufgebracht.
[0012] Wie oben erläutert, wurde bislang angenommen, dass für alle metallischen Beschichtungen
eine aufgeraute Oberfläche erforderlich ist, um eine gute Haftung der Beschichtung
zu ermöglichen. Die Erfinder haben nun überraschend erkannt, dass bei Verwendung eines
Cold-Spray-Verfahrens, insbesondere eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens, bei ausreichend
hoher kinetischer Energie und weiteren Randbedingungen eine gute Haftung der Beschichtung
auch ohne ein vorheriges Aufrauen der Oberfläche vorliegt.
[0013] Bei dem Cold-Spray-Verfahren, auch Kaltgasbeschichten oder Kaltgasspritzen genannt,
wird ein vorerhitzter Gasstrahl erzeugt, in den ein überwiegend metallisches Pulver
eingespeist wird, welches jedoch nicht aufgeschmolzen wird. Das Pulver kann beispielsweise
Eisen, Zink, Kupfer, Zinn, Aluminium, Stahl oder eine Kombination davon aufweisen.
Trifft das Pulver auf die nicht-aufgeraute, insbesondere nicht-sandgestrahlte, Oberfläche
auf, verbindet sich das Pulver bei geeigneter Parametrisierung verschweißend mit der
Oberfläche und bildet eine Beschichtung.
[0014] Da kein Aufrauen der Oberfläche des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils benötigt
wird, sondern stattdessen die Metallbeschichtung direkt auf die nicht-sandgestrahlte
Oberfläche aufgebracht werden kann, kann das metallische Wälz- oder Gleitlagerbauteil
bereits in seiner finalen Form, d.h. mit bestehenden Form- und Lagetoleranzen, beschichtet
werden. Insbesondere kann mittels des Cold-Spray-Verfahrens die Metallbeschichtung
direkt auf geschliffene Flächen aufgebracht werden. Da ein Sandstrahlen der zu beschichtenden
Oberfläche nicht erforderlich ist, kann verhindert werden, dass nach der Beschichtung
noch Sandstrahlpartikel an dem Wälz- oder Gleitlagerbauteil haften, die zu einer Beschädigung
eines Lagers, in dem das Wälz- oder Gleitlagerbauteil verbaut wird, führen könnten.
Es ist jedoch vorteilhaft, die zu beschichtenden Flächen vor dem Beschichten zu entfetten
und zu reinigen, um eine bessere Anhaftung der Metallbeschichtung zu ermöglichen.
[0015] Neben der Möglichkeit, ganze Flächen zu beschichten, besteht auch die Möglichkeit,
nur kleine Teilbereiche einer Fläche zu beschichten, und dabei entweder lokale nicht
miteinander verbundene Beschichtungsflächen zu erzeugen, oder auch eine am Gleit-
oder Wälzlagerbauteil komplett umlaufende Spur zu erzeugen, wie sie beispielsweise
für eine Dichtungslauffläche günstig sein kann.
[0016] Im Gegensatz zu einer Beschichtung, die durch Flammspritzverzinkung aufgebracht wird,
ist die kaltgasgespritzte Metallschicht nicht porös und muss daher nicht lackiert
bzw. versiegelt werden. Des Weiteren hat die Metallbeschichtung eine höhere Dichte
als eine durch Flammspritzverzinkung aufgebrachte Schicht. Bei geeigneter Parametrierung
sind Schichtdichten von etwa 99 % erreichbar, die somit kaum mehr von massivem porenfreien
Metall abweichen. Dementsprechend kann die Metallbeschichtung sehr dünn ausgeführt
werden, beispielsweise im Bereich von 50 µm bis 150 µm.
[0017] Des Weiteren entsteht beim Flammspritzen eine thermische Belastung am Werkstück.
Dieses wird heiß, was nicht nur den Eigenschaften des Werkstückes und den Eigenspannungen
der Schicht abträglich sein kann, sondern was auch eine weitere Bearbeitung und Montage
des Werkstückes nach dem Beschichten verzögert. Beim Cold Spray ist die thermische
Einwirkung auf das Werkstück hingegen wesentlich geringer, wodurch das Gleit- oder
Wälzlagerbauteil wesentlich weniger beeinträchtigt wird.
[0018] Bei dem metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteil kann es sich beispielsweise um
den Ring eines Lagers, insbesondere eines Großlagers handeln. Auch andere Bestandteile
eines Lagers können mit einer Metallbeschichtung versehen werden, die, wie hier beschrieben,
mittels eines Cold-Spray-Verfahrens aufgebracht wird.
[0019] Bevorzugt wird die Metallbeschichtung mittels eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens,
vorzugsweise mit mehr als 50 bar, aufgebracht. Insbesondere kann der Druck des Gasstrahls
in dem Bereich von 50 bis 100 bar liegen.
[0020] Durch diesen Hochdruck wird das Gemisch aus Gasstrahl und Pulver über eine Düse auf
mehrfache Überschallgeschwindigkeit beschleunigt, wobei es sich im Rahmen der Entspannung
wieder abkühlt. Die Partikel des Pulvers in dem Gasstrahl treffen dabei mit hoher
kinetischer Energie, insbesondere mit einer Geschwindigkeit von bis zu 1000 m/s auf
die Oberfläche des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils auf. Die Pulverpartikel
sind dabei jedoch nicht mehr heiß oder schmelzflüssig. Vielmehr haften die Partikel
an der Oberfläche des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils durch lokale Umsetzung
der kinetischen Energie, die zu einer Art Verschweißen des Pulvers auf der Oberfläche
führt. Unter einer Verschweißung wird hier eine Haftung verstanden, welche weit oberhalb
der Werte von mechanischer Verklammerung liegt. Es kann sich beispielsweise um einen
Haftabzugswert von etwa 50 MPa handeln. Dies ist bis zu 10mal mehr als von vielen
Lacksystemen als Haftung erwartet wird. Der Haftungsmechanismus beim Cold-Spray-Verfahren,
insbesondere Hochdruck-Cold-Spray-Verfahren, beruht daher nicht auf einer Verklammerung
der Partikel auf der Oberfläche, wie es bei einer Flammspritzverzinkung der Fall ist,
sondern auf einem Verbinden des Pulvers mit der Oberfläche. Diese Verbindung kann
besonders gut mittels Hochdruck erzeugt werden.
[0021] Nach dem Auftragen der Beschichtung mittels des Cold-Spray-Verfahrens, insbesondere
eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens, kann die Pulverzufuhr abgeschaltet werden und
der Gasstrom, beispielsweise Stickstoff, weiterdurchgesetzt werden. Dadurch ist es
möglich, die typischerweise robotergeführte Cold-Spray-Pistole ähnlich einer Hochdruck-Druckluftpistole
zu verwenden. Indem die programmierte Beschichtungsgeometrie nochmals abgefahren wird,
können eventuell aufliegende lose Materialpartikel, die sich in der Spritzkabine auf
die Werkstückoberfläche aufgelegt haben könnten, abgeblasen werden. Solche Partikel
erreichen nicht die Härte von Sandstrahlkörnern und sind für das Lager weit weniger
gefährlich, jedoch kann die Beschichtungsanlage ohne zusätzlichen technischen Aufwand
als Endreinigungsanlage direkt nach dem Beschichtungsvorgang verwendet werden
[0022] Die Kombination des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils, beziehungsweise der
nicht-sandgestrahlten Oberfläche des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils, und
der zumindest einen partiellen Metallbeschichtung, die mit kinetischem Beschuss durch
das Cold-Spray-Verfahren, insbesondere Hochdruck-Cold-Spray-Verfahren, hergestellt
wurde, hat Druckeigenspannungen. Diese Druckeigenspannungen des Werkstoffs erhöhen
die Widerstandsfähigkeit des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils, insbesondere
den Widerstand gegen Rissbildung an der Oberfläche, und die Widerstandsfähigkeit gegen
einen chemischen oder korrosiven Angriff. Der Grundwerkstoff des metallischen Wälz-
oder Gleitlagerbauteils wird durch das Cold-Spray-Verfahren verdichtet und erhält
Druckeigenspannungen, ähnlich wie bei einem nicht-abrasiven Kugelstrahlen und die
Metallbeschichtung selbst erhält auch Druckspannungen. Dies erhöht die Stabilität
und Dichtheit des gesamten metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils.
[0023] Insbesondere kann es sich bei der Metallbeschichtung um eine Korrosionsschutzschicht
handeln. Für die Korrosionsschutzschicht kann dem Gasstrahl des Cold-Spray-Verfahrens
als Pulver beispielsweise Zink oder Aluminium, oder eine Kombination davon, zugeführt
werden.
[0024] Gemäß einer Ausführungsform weist die Metallbeschichtung zusätzlich oder alternativ
reibungsverändernde Partikel auf. Beispielsweise kann das Pulver für das Cold-Spray-Verfahren
reibungsverändernde Partikel als Hartstoffpartikel aufweisen. Alternativ können dem
Pulver, das Metalle für eine Korrosionsschutzschicht aufweist, reibungsverändernde
Partikel hinzugefügt werden. Insbesondere kann es sich bei diesen Hartstoffpartikeln
zur Reibungserhöhung um Titandiborid handeln. Die reibungsverändernden Partikel können
entweder zur Erhöhung oder zum Absenken der Reibung der beschichteten Oberfläche verwendet
werden.
[0025] Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist die Metallbeschichtung als eine erste und
mindestens eine zweite Schicht ausgebildet, die übereinander mittels des Cold-Spray-Verfahrens,
insbesondere des Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens, aufgebracht sind. Beispielsweise
kann es sich bei der ersten Schicht um eine Korrosionsschutzschicht handeln, und bei
der zweiten Schicht um eine reibungsverändernde Schicht handeln. Weitere Schichten
oder Kombinationen von Schichten sind ebenfalls möglich.
[0026] Es ist möglich, die zur Beschichtung verwendete Cold-Spray-Pistole mit mehreren Pulverzufuhrsystemen
zu verbinden, die parallel oder wahlweise Pulver einspeisen. Dadurch kann mit derselben
Pistole ohne Umrüstung ein Mehrschichtsystem aus verschiedenen Materialien aufgetragen
werden. Beispielsweise können Wälzlagerringe durchgehärtet sein, oder auch nur im
Laufbahnbereich einsatzgehärtet, so dass die zu beschichtende Außengeometrie je nach
Bauart sehr verschiedene Härte haben kann. Die Verschweißungsfähigkeit der zuführbaren
Metallpulver ist dann nicht in allen Fällen gegeben. Daher kann es erforderlich sein,
eine erste Lage auf den Ring aufzuspritzen, welche die Eigenschaft eines Haftvermittlers
hat und so ausgewählt wird, dass sie mit dem Untergrund verschweißt. Auf diese Haftvermittlerlage
kann dann wiederum die eigentlich gewünschte Schicht aufgespritzt werden, welche mit
der Haftvermittlerschicht verschweißt. Je nach Ringwerkstoff und Härte kann beispielsweise
unter eine Zinkschicht eine Schicht aus Reineisen oder aus rostträgem Stahl gelegt
werden, wodurch die Haftfestigkeit des Gesamtsystems gegenüber einer reinen Zinkschicht
sehr stark erhöht wird.
[0027] Statt durch die Metallbeschichtung eine Schutzschicht bereitzustellen, oder zusätzlich
zu einer solchen Schutzschicht, ist es auch möglich, die Metallbeschichtung zum Verändern
der Form des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils zu verwenden. Hierfür kommen
beispielsweise Eisen- oder Stahlpulver in Frage. Wird die Metallbeschichtung nicht
als dünne Schutzschicht aufgetragen, sondern lokal als dickere Schicht, kann beispielsweise
das aufgebrachte Metall die Form der Oberfläche verändern, um eine Schulter oder ein
Plateau auszubilden. Auf diese Weise ist es möglich, die Form des metallischen Wälz-
oder Gleitlagerbauteils anzupassen, ohne eine mechanische Bearbeitung durch Fräsen
oder ähnliches durchzuführen.
[0028] Die Metallbeschichtung kann auch rostträgen bzw. rostfreien Stahl als Partikel beinhalten,
die dem Gasstrahl des Cold-Spray-Verfahrens zugeführt werden. Insbesondere kann eine
solche Metallbeschichtung als Grundierung für weitere Schichten dienen.
[0029] Des Weiteren wird ein Verfahren zum Herstellen eines metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils
mit zumindest einer nicht-sandgestrahlten Oberfläche und mit zumindest einer partiellen
Metallbeschichtung vorgeschlagen. Hierbei wird die Metallbeschichtung mittels eines
Cold-Spray-Verfahrens, insbesondere eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens, direkt
auf die nicht-sandgestrahlte Oberfläche aufgebracht. Wie oben erläutert, hat dies
den Vorteil, dass die zu beschichtende Oberfläche bereits in ihrer finalen Form beschichtet
werden kann.
[0030] Insbesondere wird die Metallbeschichtung unter Hochdruck, vorzugsweise mit mehr als
50 bar, aufgebracht. Durch den hohen Druck erfolgt eine Art Verschweißung der Partikel,
die durch das Cold-Spray-Verfahren auf die nicht-sandgestrahlte Oberfläche aufgebracht
werden. Diese "verschweißten" Partikel haben im Vergleich zu bislang verwendeten Beschichtungen,
die durch Flammspritzverzinkung aufgebracht werden, den Vorteil, dass diese ohne Vorbehandlung
der zu beschichtenden Oberfläche besser haften können. Die durch das Cold-Spray-Verfahren
aufgebrachte Metallbeschichtung ist nicht porös und muss daher auch nicht lackiert
oder versiegelt werden.
[0031] Gemäß einer weiteren Ausführungsform kann nach dem Aufbringen der Metallbeschichtung
zumindest eine zweite Schicht mittels des Cold-Spray-Verfahrens, insbesondere Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens,
aufgebracht werden. Wie oben erläutert, können auch weitere Schichten mittels des
Cold-Spray-Verfahrens aufgebracht werden.
[0032] Des Weiteren kann durch das Aufbringen der Metallbeschichtung die Form des metallischen
Wälz- oder Gleitlagerbauteils verändert werden. Beispielsweise kann die Metallbeschichtung
in der Form einer Schulter oder eines Plateaus aufgebracht werden, um die Form des
metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils ohne Fräsen oder andere mechanische Bearbeitung
zu verändern. Hierzu muss lediglich die Metallbeschichtung an den dafür vorgesehenen
Stellen dicker oder mehrmals aufgebracht werden. Auf diese Weise ist eine einfache
Anpassung der Form eines metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils möglich.
[0033] Das Cold-Spray-Verfahren, insbesondere Hochdruck-Cold-Spray-Verfahren, hat des Weiteren
den Vorteil, dass die in dem Gasstrahl enthaltenen Partikel an der Oberfläche des
metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils nur haften, wenn die Partikel in gerader,
ungebremster Flugbahn und hinreichend steilem Winkel, idealerweise senkrechten Winkel,
auf die Oberfläche auftreffen. Treffen die Partikel in einem zu flachen Winkel auf
die Oberfläche, entsteht keine Haftung. Daher ist es möglich, dass die Metallbeschichtung
als partielle Beschichtung ausgebildet ist. Beispielsweise kann in einer Bohrung in
axialer Richtung hineingesprüht werden, wobei sich anders als bei einem aufbringen
einer Beschichtung durch Flammspritzverzinkung keine Haftung an den Wänden ergibt.
Lediglich der Bereich, in dem der Gasstrahl in senkrechtem oder im Wesentlichen senkrechten
Winkel auftrifft, wird beschichtet. Daher ist der Abdeck- und Maskierbedarf bei dem
Cold-Spray-Verfahren geringer als bei einer Flammspritzverzinkung.
[0034] Durch die wesentlich präzisere Materialaufbringung mit weniger und konstantem Overspray,
gleichmäßigerem Volumendurchsatz, und einer dichten nichtporösen Schicht sind die
Schichtdickentoleranzen bei Verwendung des Cold-Spray-Verfahrens, insbesondere Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens,
wesentlich geringer als bei einer Flammspritzverzinkung. Demzufolge werden die Form-
und Lagetoleranzen der zu beschichtenden Oberfläche in vorhersehbarer Weise verschoben
und nicht in kritischer Weise verschlechtert. Versuche zeigten unter bestimmten Randbedingungen
beim erfindungsgemäßen Verfahren eine Verringerung der Schichtdickenstreuung auf nur
1/10 der Streuung des Flammspritzens.
[0035] Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausführungsformen sind in der Beschreibung, den
Zeichnungen und den Ansprüchen angegeben. Dabei sind insbesondere die in der Beschreibung
und in den Zeichnungen angegebenen Kombinationen der Merkmale rein exemplarisch, so
dass die Merkmale auch einzeln oder anders kombiniert vorliegen können.
[0036] Im Folgenden soll die Erfindung anhand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher beschrieben werden. Dabei sind die Ausführungsbeispiele und die in den Ausführungsbeispielen
gezeigten Kombinationen rein exemplarisch und sollen nicht den Schutzbereich der Erfindung
festlegen. Dieser wird allein durch die anhängigen Ansprüche definiert.
[0037] Es zeigt:
- Fig. 1:
- eine schematische Schnittansicht eines Wälzlagers.
[0038] Im Folgenden werden gleiche oder funktionell gleichwirkende Elemente mit denselben
Bezugszeichen gekennzeichnet.
[0039] In Figur 1 ist ein Wälzlager 1 in einer stark vereinfachten Skizze dargestellt. Das
Wälzlager 1 weist einen Innenring 2 und einen Außenring 4 auf. Zwischen den beiden
Ringen 2, 4 sind Wälzkörper 6 rotierbar angeordnet. Die Wälzkörper 6 können durch
einen nicht gezeigten Käfig zueinander beabstandet gehalten werden. Alternativ kann
es sich statt dem Wälzlager 1 auch um ein Gleitlager handeln.
[0040] Die verschiedenen Bauteile des Wälzlagers 1, beispielsweise der Innenring 2, der
Außenring 4 oder die Wälzkörper 6, können als metallische Wälz- oder Gleitlagerbauteile
vorgesehen sein, die eine nicht-sandgestrahlte Oberfläche aufweisen. Hierbei kann
zumindest eine nicht-sandgestrahlte Oberfläche mit zumindest einer partiellen Metallbeschichtung
versehen werden. Die Metallbeschichtung wird mittels eines Cold-Spray-Verfahrens,
insbesondere eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens, direkt auf die nicht-sandgestrahlte
Oberfläche aufgebracht.
[0041] Beispielsweise kann es sich bei der Metallbeschichtung um eine Korrosionsschutzschicht
handeln. Eine solche Schicht kann verwendet werden, um den Innenring 2 oder den Außenring
4 mit einer Schutzschicht zu versehen, um die Bauteile gegenüber Korrosion bzw. Rost
zu schützen.
[0042] Bislang wurde davon ausgegangen, dass für eine solche Metallbeschichtung ein Aufrauen,
z.B. durch Sandstrahlen, der zu beschichtenden Oberfläche erforderlich ist, damit
die Metallbeschichtung, die mittels eines Flammspritzverzinkungs-Verfahrens, als Lack
oder mittels eines Cold-Spray-Verfahrens aufgebracht wird, an der Oberfläche haftet.
[0043] Es wurde jedoch überraschend festgestellt, dass es bei dem hier verwendeten Cold-Spray-Verfahren,
insbesondere als Hochdruck-Cold-Spray-Verfahren ausgeführt, nicht erforderlich ist,
die Oberflächen der Bauteile 2, 4 vorher durch Sandstrahlen aufzurauen. Das bedeutet,
dass die Metallbeschichtung auf eine Oberfläche der Bauteile 2, 4 aufgebracht werden
kann, die bereits in ihrer finalen Form vorhanden ist. Insbesondere werden durch das
Aufbringen der Metallbeschichtung bevorzugt keine Form- oder Lagetoleranzen beeinflussen.
[0044] Die Metallbeschichtung wird insbesondere mittels eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens
mit mehr als 50 bar auf die Oberfläche des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils
2, 4, 6 aufgebracht. Durch das Aufbringen der Metallbeschichtung unter Hochdruck erfolgt
eine Art Verschweißung der Metallpartikel, die in dem Gasstrahl des Cold-Spray-Verfahrens
vorhanden sind, mit der Oberfläche des Wälz- oder Gleitlagerbauteils 2, 4, 6. Durch
diese Verschweißung entsteht eine besonders stabile Metallbeschichtung, die im Gegensatz
zu einer flammspritzverzinkten Beschichtung eine geringe Gefahr an Abplatzungen zeigt.
Des Weiteren ist die Metallbeschichtung, die durch ein solches Cold-Spray-Verfahren
aufgebracht wird, nicht porös, weshalb eine zusätzliche Lackierung oder Versiegelung
entfallen kann.
[0045] Alternativ oder zusätzlich kann die Metallbeschichtung auch derart auf den Innenring
2 oder den Außenring 4 aufgebracht werden, dass die Form der Bauteile 2, 4 verändert
wird. Beispielsweise kann die Metallbeschichtung in der Form einer Schulter oder eines
Plateaus auf einen der Ringe 2, 4 aufgebracht werden. Hierzu ist es lediglich erforderlich,
mittels des Cold-Spray-Verfahrens, insbesondere Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens, eine
dickere Metallbeschichtung aufzubringen oder die Metallbeschichtung in mehreren Lagen
an einer Stelle aufzubringen.
[0046] Durch das vorgeschlagene metallische Wälz- oder Gleitlagerbauteil ist es möglich,
ein Wälz- oder Gleitlagerbauteil bereitzustellen, das eine verbesserte Metallbeschichtung
aufweist, die im Vergleich zu bekannten Beschichtungen, die beispielsweise durch Flammspritzverzinkung
aufgebracht werden, stabiler ist und auf einer unbehandelten bzw. nicht-sandgestrahlten
Oberfläche aufgebracht werden kann.
Bezugszeichenliste
[0047]
- 1
- Wälzlager
- 2
- Innenring
- 4
- Außenring
- 6
- Wälzkörper
1. Metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil (2, 4) mit zumindest einer nicht-sandgestrahlten
Oberfläche und mit zumindest einer partiellen Metallbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung mittels eines Cold-Spray-Verfahrens direkt auf die nicht-sandgestrahlte
Oberfläche aufgebracht ist.
2. Metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil nach Anspruch 1, wobei die Metallbeschichtung
mittels eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens, vorzugsweise mit mehr als 50 bar, aufgebracht
ist.
3. Metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Metallbeschichtung eine Korrosionsschutzschicht ist.
4. Metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Metallbeschichtung als eine erste und mindestens eine zweite Schicht ausgebildet
ist, die übereinander mittels des Cold-Spray-Verfahrens aufgebracht sind.
5. Metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei die Metallbeschichtung dazu ausgebildet ist, die Form des metallischen Wälz-
oder Gleitlagerbauteils (2, 4) zu verändern.
6. Metallisches Wälz- oder Gleitlagerbauteil nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das metallische Wälz- oder Gleitlagerbauteil Druckspannungen aufweist.
7. Verfahren zum Herstellen eines metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils (2, 4) mit
zumindest einer nicht-sandgestrahlten Oberfläche und mit zumindest einer partiellen
Metallbeschichtung, dadurch gekennzeichnet, dass die Metallbeschichtung mittels eines Cold-Spray-Verfahrens direkt auf die nicht-sandgestrahlte
Oberfläche aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Metallbeschichtung mittels eines Hochdruck-Cold-Spray-Verfahrens,
vorzugsweise mit mehr als 50 bar, aufgebracht wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei nach dem Aufbringen der Metallbeschichtung
zumindest eine zweite Schicht mittels des Cold-Spray-Verfahrens aufgebracht wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, wobei das Aufbringen der Metallbeschichtung
die Form des metallischen Wälz- oder Gleitlagerbauteils (2, 4) verändert.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei die Metallbeschichtung in gerader,
ungebremster Flugbahn und in einem steilen Winkel, insbesondere in einem senkrechten
Winkel, auf die Oberfläche aufgebracht wird.